發布日期：2022-07-15 點擊率：34
目前大多數設計和驗證團隊都采用各種各樣的驗證IP(VIP)。實際上,VIP對每個復雜協議或總線標準(如PCI Express或AMBA AHB/AXI)都是極為重要的。將VIP的使用與一套驗證重用策略結合,并搭配一套從初步計劃開始貫穿至整個驗證功能收斂全過程的方法,團隊可以實現最佳成效。
確保復雜協議檢查表的符合性的需要進一步體現了VIP的優越性。這是對其本身的重要保證,并且同時需要跨越整個驗證過程。
VIP的終極目標是改進驗證過程,同時降低驗證項目的風險預測。然而該使用哪種VIP的決定卻變得更加復雜。就像汽車存在低檔車和極品車,VIP如今也存在多種級別。由于VIP并非都是一樣的,因此不能隨便選擇VIP,而是要選擇既滿足你的需求又能節省資源并降低風險的正確的VIP。這一點是非常重要的。若選擇了錯誤的VIP,通常會導致項目延期,甚至整個項目被取消。
本文將講述如何優化VIP的選擇決策。此外,它還將介紹多種VIP種類,以及在VIP選擇中需要考慮的關鍵因素。
進行VIP選擇時需要考慮的關鍵因素
由于不同種類的VIP在功能性上有很大的不同,了解你需要何種性能是非常重要的。因此就要從確認驗證的關鍵所需開始進行選擇。下面列出的是需要考慮的最普遍的問題:
1. 驗證工作是一種信賴模塊的“快餐式”集成,還是要執行完整的功能性驗證？
2. 從模塊級到芯片或系統級驗證時,你將如何重用VIP？
3. 你如何保證所有復雜協議的符合性？
4. 你是否會同時驗證多個協議？
5. 你會如何指定驗證目標并衡量驗證進度？
根據你對這些問題的回答將會縮小可用VIP的范圍。例如,“快餐式”集成需要的VIP性能遠低于完全驗證。簡單集成可以用“總線功能模型(BFM)”完成。稍微復雜一點的項目可以用“Testbench VIP”完成。另一方面,IP開發與SoC項目對VIP使用的重要性要高出許多。它們需要端到端VIP,為衡量完整性需提供明確的指標,并且需要一套完備的解決方案,而這將跨越從架構建模到模塊設計再到全芯片/系統驗證的整個驗證過程。它還跨越了包括形式分析、模擬、加速和仿真在內的全套驗證引擎。
考慮你的未來需求也非常重要。即便你現在不需要很多功能,選擇有一定余量的VIP通常是有必要的,這樣可以為你將來需求的提高做好準備。
將你的需求與VIP性能掛鉤
VIP種類主要有三種。它們分別是BFM、Testbench VIP和端到端VIP。每種VIP都有其自身的特點和不足。表1對其進行了分類。
表1:將VIP種類進行劃分
BFM與Testbench VIP將會滿足基礎模塊連通性檢驗的需求。對于更為復雜的應用,就要用到端到端VIP。雖然有很多供應商提供商用VIP,你會發現多數半導體和系統公司內部開發的只有BFM。
評估端到端VIP的價值
1. 自動生成:將信息提取至常人可用的級別
即便是相對簡明的協議(如AMBA AHB)都會給驗證團隊帶來巨大而復雜的挑戰。一次簡單的總線讀取就有數百種排列,這是在可以閱讀的驗證計劃文件以及實際驗證過程本身中都要獲取的信息。要手動全面測試這樣一個協議將會需要有龐大的、費力的驗證計劃和過程。而人們獲取所有這些驗證情況的能力限制使得該過程風險更大。這就是端到端VIP、通用VIP或組件為解決方案帶來好處的一個明顯事例。這些高級通用VIP將協議細節提取到一個常人可以有效管理的級別。它們不需要追蹤數百萬種的協議情況(例如:緩沖溢出條件下許可激活時,總線是否從FFFCA位置讀取),提供了更高的提取級別。通過這一種模式,VIP工程師將只需這樣問:“所有讀取是否都已進行？”
人們可能會想:“多數情況并不重要,因為它們本質上與其它已經驗證的過程相似。”雖然從地址A進行一次讀取與從地址B的讀取確實沒有多大差別,但從整個大藍圖來說仍然是很重要的。測試人員經常會漏掉組合和邊界值,因此會削弱驗證的完全性。
實現全部功能覆蓋率的唯一方法就是采用前后關聯自動測試激勵生成。這可以保證所有重要的配置和排列都得到了測試,甚至包括罕見的設備狀況,如錯誤條件。例如,自動生成包括錯誤輸入在內的所有可能行為的激勵因素。
此外,雖然仿真過程迭代正變得更加便宜,它們畢竟不是免費的(也永遠不可能免費)。因此實在不應該浪費它們。端到端VIP會指揮驗證引擎避開那些不在規定設計內的協議功能,以及那些已經驗證過的功能。這是使用功能覆蓋率方法的一個重要優勢。它強調了從計劃到驗證收斂的整個過程。
2. 重獲控制:將自動計劃用于閉合收斂過程
想象一下你被蒙上了眼睛,并被扔到遠離任何城市的荒郊野外。你要怎樣找到回家的路？你不知道你在哪里,也不知道你正在往哪走。很多驗證團隊發現他們正處于這樣的困難境地。他們正在沖刺,卻沒有一張清晰的區域地圖。更加悲哀的是,這樣的團隊無法簡明地或者精確地告訴管理者他們目前所處的驗證階段,或者何時能夠完成。
要解決這些問題,端到端VIP必須提供三大關鍵要素:
a. 端到端VIP必須提供清楚的功能閉合收斂定義,包括團隊里所有人所了解的指標。這就需要制定一個DUT功能矩陣清楚地說明哪些需要測試,哪些不需要。該矩陣接著被編入一個可執行的驗證計劃。
b. 它必須提供一種方式來觀察與衡量與指標相關的驗證結果。這可以讓所有人了解驗證階段距離閉合收斂還有多遠。
c. 需要有一個報告機制,這樣可以讓團隊和他們的管理者精確地了解目前所處的驗證階段。他們還可以精確地預測達到閉合收斂階段還需要多少時間和資源。
雖然需要有一個閉合收斂過程的計劃,這仍然是不夠的。驗證過程必須是自動的,這樣才能成功驗證數百萬門的SoC。即便你擁有數千個人的資源,但要管理這數千人進行復雜的功能驗證也是非常困難的。
VIP計劃的自動化性能強調三個基本元素。首先,它們提供了一套可執行的驗證計劃(vPlan)。它是一套工程師可讀、機器也可讀的文件,清楚地說明了需要驗證的功能矩陣(見圖1)。其次,它們添加了自動激勵產生,確保功能矩陣的每個部分都得以執行。第三,它們提供了覆蓋點和覆蓋指標,讓你可以評估并報告驗證完成度。
圖1:來自PCI Express統一驗證元件的驗證計劃樣本
驗證團隊還經常面臨查找錯誤與達成覆蓋閉合的痛苦任務。端到端VIP通過將二者自動化減輕了這種難度。例如,它們提供了失敗類選法尋找錯誤。并且沒有錯誤時,它們會提供達到最大覆蓋率的方法。因此端到端VIP可以讓每個新增仿真測試找到更多錯誤以及提高覆蓋率。
3. 將效率最大化:使用重用法使VIP可以使用在每個驗證階段
VIP就是要重用。VIP必須是只要花費小小的努力就能夠使用的(以及能重用的)。在第一次使用,或者從模塊到芯片再到系統級驗證時都是這樣。要達到這一目標,需要在可重用VIP架構以及重用方法上的巨大投入。這可以通過設計團隊或者VIP供應商提供,不過必須要使用得當,以獲得VIP重用的最大利益。
這并非只是理論上的。采用經市場驗證的重用方法和端到端VIP的用戶已經證明,在創造和重用他們的驗證環境時,可以提高50~100倍的生產效率。
4. 超越檢查表:對符合性進行充分校準、衡量和報告
達成協議符合性通常是SoC驗證的重要部分。為了幫助你達到符合性,很多協議都有關聯的符合性檢查表。雖然完成這樣的檢查表很有價值,檢查所有選項并不能保證設計是真正符合協議的,更不能保證設備是充分驗證過的。例如,要真正達到PCI Express符合性,要求你超越檢查表。它要求:執行所提供的核查；每次核查的閉合收斂必須事先校準(例如必須給每個都提供完成度指標)；必須設立自動報告機制。
下面是端到端VIP的主要方面,對于回答關鍵的符合性問題是非常必要的:
a. 哪些符合性條目沒有被驗證？
b. 由特定的符合性條目所描述的所有情況是否都被覆蓋到？
c. 標準測試案例是否會驗證為特定用途而定制的功能？
d. 你能否為你的經理和其他團隊制定一份進度報告？
讓我們檢查一個PCI Express交易層的核查,找出檢查表缺陷的例證。#19聲明“完成標頭為請求者ID、標記、屬性和流量類別提供的值,必須與相應要求的標頭所提供的相同。”表2鑒定了檢查表中沒有提供的,以及你需要提供的內容。
表2:錯誤檢查清單示例
端到端VIP在驗證過程的所有階段為你提供了實現、完成度標準、覆蓋率與報告機制。這為你節省了時間,并且由于它是得到充分認證的,讓你可以避免因初次使用軟件而產生的問題。例如,一個通用驗證元件主張檢查數據的有效性以及一套功能覆蓋率機制,記錄不管是否由DUT產生的所有值。將這一基礎架構與供應驗證計劃配對,為任何或所有符合性檢查以及總體驗證目標的完成度提供了最新的報告。請看圖2的完成度報告樣本。
圖2:符合性檢查完成度報告一覽
本文小結
SoC項目中的計劃和重用的需求隨著它們急速增加的復雜性而呈現爆炸性成長趨勢。這已經使得端到端VIP的新標準成為項目成功的關鍵部分。
為了實現你的總體驗證目標,并管理與復雜SoC與IP開發項目相伴的風險,端到端VIP又被稱為統一驗證元件,需要滿足以下需求:
1. 自動產生前后相關激勵因素；
2. 提供一套計劃和指標自動管理,并報告收斂狀態；
3. 確保從模塊到芯片再到系統級的可重用性；
4. 充分校準、衡量并報告完成部分的符合性；
5. 跨越整個驗證過程和所有驗證引擎。
通過端到端VIP,一個完整的模塊到系統級驗證過程,以及一個可靠的驗證方法,設計/驗證團隊可以實現他們的質量、可預測性、時間安排和效率目標。
作者:Pete Heller
高級產品市場經理
Erez Kovshi
高級工程經理
Cadence設計系統公司
